TW201141787A - Process and system for production of dichlorine - Google Patents

Description

201141787 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於氣氣，且更具體而言係關於製 備氣氧之方法及系統。 【先前技術】 用於㈣至氣氣（Cl2)之氧化轉化之傳統迪亞 康（Deacon)化學反應為受平衡限制的。在較低溫度下， 在虱乳之尚轉化率為最有利之狀況下，在大多數習知催化 劑系統（諸如由銅或釕構成之催化劑系統）上的迪亞康 (Deacon )反應之催化劑動力學過慢，而在顯著反應可發生 之高溫下，氣氣之形成為受平衡限制的。 【發明内容】 本發明之具體實例提供用於製備氯氣（Cl2 )之方法及 系統。關於各種具體實例，用於製備氣氣之方法包括：在 3亥方法之一氣化階段期間在_第一溫度下使稀土金屬氧氣 化物與鹽酸（HCI)反應以形成稀土金屬氣化物及水（h2〇); 自該稀土金屬氯化物移除該水；及在該方法之—氧化階段 期間在-大於該第一溫度之第二溫度下使該稀土金屬氣化 物與氧氣（02 )反應以形成氯氣及該稀土金屬氧氣化物。 關於各種具體實例’來自該氧化階段之該稀土金屬氧氣化 物可用於。亥方法之3亥氯化階段中。關於各種具體實例，該 稀土金屬氧氣化物之實例為氧氯化鑭（Laocl)，且該稀土 金屬氯化物之實例為三氣化鑭（Lacl3)。 關於各種具體實例，自該稀土金屬氣化物移除水包括 201141787 使用惰性氣體吹掃該稀土金屬氣化物以移除該水。根據本 發明自言亥稀土金I氛化物移除之水可為一次水及/或殘餘 水’如本文中所界定。本發明之具體實例亦允許使該鹽酸 在該氣化階段中越過及/或穿過該稀土金屬氧氯化物且使氧 氣在該氧化階段中越過及/或穿過該稀土金屬氣化物。在特 定具體實例中，該稀土金屬氣化物可自該氣化階段傳送至 該氧化階段，且該稀土金屬氧氣化物可自該氧化階段傳送 至該氣化階段。關於各種具體實例，該稀土金屬氧氣化物 及該稀土金屬氣化物在該第一溫度下及在該第二溫度下保 持處於一固體、非液體狀態。 關於各種具體實例，用以製備氣氣之系統可包括：一 氣化反應器，該氣化反應器具有一第一入口及一第一出 口；在該氣化反應器中之稀土金屬氧氣化物，，其中在該 氯化反應器之該第一入口與該第一出口之間移動的Η。在 一第一溫度下與該稀土金屬氧氣化物反應以形成稀土金屬 氣化物及水；一氧化反應器’該氧化反應器含有該稀土金 屬氣化物且具有一第二入口及一第二出口，其中在該氧化 反應器之該第二入口與該第二出口之間移動的.氧氣在一大 於該第一溫度之第二溫度下與該稀土金屬氣化物反應以形 成該稀土金屬氧氣化物及氣氣；一管道，該管道連接該氣 化反應器與該氧化反應器，其中來自該氣化反應器之該稀 土金屬氯化物移動通過該管道至該氧化反應器且該氧化反 應器中之該稀土金屬氧氣化物移動通過該管道至該氣化反 應盗，一吹掃系統，該吹掃系統吹掃來自移動通過該管道 4 201141787 自該氯化反應器至該氧化反應器之該豨土金屬氯化物的 水；及一加熱器’該加熱器與該氣化反應器及該氧化反應 器中之每一者相關聯，其中該加熱器將該氣化反應器中之 該稀土金屬氣化物至少部分地加熱至該第一溫度且將該氧 化反應器中之S亥稀土金屬氧氣化物至少部分地加熱至該第 -一溫度。 關於各種具體實例，該稀土金屬為鑭系元素。在一具 體實例中’該鑭系元素為鑭。關於各種具體實例，催化劑 不包括銅（Cu )。關於各種具體實例，催化劑不包括釕（Ru )。 定義 如本文中所使用，「氯氣」定義為在〇°c之標準溫度及 壓力及100 kPa之絕對壓力下的氣氣體（Cl2) ( IUPAC)。 如本文中所使用，「°C」定義為攝氏度。 .如本文中所使用，「KPa」定義為壓力之千帕單位。 如本文中所使用’「環境壓力」定義為本發明之方法及 /或系統操作之外部環境之壓力。 如本文中所使用’「一次水」定義為不與本發明之稀土 金屬催化劑結合及/或相關聯之自由水（蒸汽狀態或液體狀 態下）。 如本文中所使用，「殘餘水」定義為與稀土金屬催化劑 結合及/或相關聯的為本發明之豨土金屬催化劑之表面的吸 附分子水或呈結合羥基之形式之水的水。 如本文中所使用，「一」、「該」、「至少一者」與「一或 多個」可互換地使用。術語「包含」及其變型在此等術語 201141787 出現在【贯施方式】及【申請專利範圍】中之情況下不具 有限制意義。因此，例如，具有一氣化反應器之系統可解 釋為意謂該系統包括「一或多個」氣化反應器。 如本文中所使用，術語「及/或」意謂所列出之元素中 之—者、一者以上或全部。 亦在本文中，藉由端點進行之數值範圍之敍述包括包含 於該範圍内之所有數目（例如，1至5包括H5、2、2.75、 3、3·80、4 ' 5 等等）。 【實施方式】 本發明之具體實例提供用於製備氣氣（。12 )之方法及 用以製備氣氣之系，统。本發明之具體實例克服在兩段式程 序中藉由使㈣土催化劑之迪亞康反應之熱力$。本發明 之具體實例亦克服鹽酸（HC丨）至氣氣之銅基催化氧化之限 制’此係由於相對於銅基催化劑，本發明之稀土催化劑益 需載體、在高溫下更穩定，讀不易於失活。 本文中之®遵循編號慣例，其中第—數位對應於圖 之圖號，且剩餘數位識別該圖式中之元件或組件。不同 之：的類似元件或組件可藉由使用類似數位來識別。舉 I:圖Γ中可為圖1中之元件「1〇」之參考符號，且類似 中可Φ 210作為參考符號。如將瞭解的，本文 之各種具體實例中所展+夕_ & 、兀件可經添加、交換及/或消 以便k ί、本發明之額外亘體 士 #担视々 例。另外，如將瞭解的， 中所k ί、之7C件之比例及相立 f尺度思右人說明本發明之具 貫例，且不應以限制意義看 6 201141787 氣氣可經由被稱為迪亞康反應的反應藉由使用氧氣之 HC1之催化氧化來製備： 2HC1+1/2 〇2 -^Η20 + α2 已在迪亞康反應中使用銅基催化劑’但銅基催化劑遭 文各種缺點。此等缺點包括受限活性、歸因於當溫度升高 以克服活性限制時高於約4〇〇。〇之氣化銅之揮發的快速失 活’及歸因於具有產物仏0之未反應HC1之存在的腐蝕問 ^ 事只上’與可預想其他金屬來催化迪亞康反應無關， 一段式程序遭受熱力學在相關化學動力學之溫度下強加於 用於此反應之HC1之轉化上的限制。 亦已提議使用銅基催化劑之兩段式反應器系統來嘗試 改良HC1至氣氣之轉化，同時最小化銅基催化劑之失活。 此等系統常常採取雙重反應器系統之形式，其中兩個反應 為中之一者在高於另一反應器之溫度下操作。在一些具體 只例中，此等兩段式反應器系統之使用將迪亞康反應再分 成兩個組成部分反應階段：（1)氯化及（2)氧化，其中氯 化反應（1)在較低溫度下進行，且氧化反應（2)在較高 溫度下進行： (1 ) 2 HC1 + CuO H20 + CuCl2 (_2_)_ CuCl2 + 1/2 02 二^ ^ CuO+Cl2 迪亞康反應 2 HC1 + 1/2 〇2--^ H20 + Cl2 201141787 甚至在兩段式反應器系統之情況下，銅基催化劑繼續 存在在將HC1轉化至氣氣方面之效能問題。舉例而言，銅 基催化劑需要載體，其針對給定量之催化劑有必要最小化 實際催化劑（亦即，銅基化合物）之量。銅基催化劑亦使 用促進劑來嘗試改良催化劑之催化活性。又，歸因於氣化 銅揮發，銅基催化劑可趨向於催化劑失活。結果，反應（1 ) 及/或（2 )之程度受限。歸因於液體氣化銅熔體之形成，銅. 基催化劑亦可引起腐蝕問題。兩段式反應器系統亦繼續遭 觉歸因於脫氣期間之HC1釋放的氣產物之HC1污染。結果’ HC1繼續為必須自氣氣之製造流移除的非想要副產物。 本發明之具體實例可克服在使用銅基催化劑將轉 化成氣氣中發現的此等效能問題。與使用銅相對，本發明 之具體實例使用稀土催化劑。關於各種具體實例，本發明 之稀土催化劑可允許氣化階段及氧化階段兩者之操作溫度 顯著高於在使用銅基催化劑時氣化階段及氧化階段兩者之 操作溫纟。關於各種具體㈣，用&本發明之具體實例中 之稀土催化劑具有如與銅基催化劑相比較的較高熱穩定 陡。此尤其允許在兩步驟反應之氧化階段期間對於氣氣之 製備可為有利的平衡之偏移。 另外，用於本發明之具體實例中之稀土催化劑不如在 銅基催化劑之狀況般需要載體。關於各種具體實例，此可 允终在反應器+如與銅基催化劑及_了基催化劑相比較的 稀土催化劑之較高裝填密度。除了較高裝填密度之外，稀 土催化劑之使用可允許操作條件之較寬範圍（例如，較高 8 201141787 HC1製備氣 操作溫度），此可提供相對於銅基催化系統的 氣的伴隨之改良。 、關於各種具體實例，根據本發明的用於製備氯氣之方 法包括：在該方法之-氣化階段期間在—第—溫度下使呈 稀土金屬氧氯化物之形式的稀土催化劑與HC1反應以形成 稀土金屬氣化物及水（H2〇 )。關於各種具體實例，自該稀 土金屬氯化物移除該水，且在該方法之_氧化階段期間在 —大於該第一溫度之第二溫度下使該稀土金屬氣化物盥氧 氣（02)反應以形成氣氣（α2)及該稀土金屬氧氣化物。 根據本發明自該稀土金屬氣化物移除之水可為一次水及/或 殘餘水，如本文中所界定。隨著製備氣氣之循環重複，节 稀土金屬氧氯化物可接著再次用於該方法之該氣化階段 中。關於各種具體實例’該稀土金屬氧氣化物及該稀土金 屬氯化物在該第一溫度及該第二溫度下保持處於一固體、 非液體狀態。 -關於各種具體實例，本發明之稀土催化劑可包括爛系 凡素之氧氣化物及/或氣化物形式’鑭系元素包括根據日期 為2007年6月22日之IUPAC元素週期表版本的原子序數 為 56 至 71 之元素（亦即，Ba、La、Ce、pr、_、—、^、

Bu、Gd、Tb、Dy、H〇、Er、Tm、Lu)。本發明之稀 土催化劑不包括銅（Cu )。本發明之稀土催化劑不包括釕 (Ru) 〇 π廿從丹趙霄例 im 之 .....山味，丨υ3在本潑 方法及系統中在氧化狀態（例如，氧氯化物狀態）輿 201141787 化狀態（例如，氯化物狀態）之 擇鑭(La )作a從， J ^ °田疋 表示之各化劑時，临）可以由式^一 …lr氣化物狀態及氣化物狀態存在，其中y較佳 壯能Μ針對氧氣化物狀態（La〇C1))至3(針對氣化物 广化丨3))。由通式La〇(3_y)H(3-y)Cly表示之鑭之中間水 ’》餘水）可與通式La〇(3.cly之材料相平衡地存 舉例而言’氧氣化物La0C1可與由式La〇2H2C〗表示的 具有殘餘水之材料相平衡。 ^見鋼系元素（例如’銀HLa))在存在氧氣、HC1 :之清况下在稀土金屬氣化物狀態（LaCl3) I態與稀土 金屬氧氣化物狀態（La〇cl)或等效水合狀態之間互變。稀 土金屬之狀態可藉由在此程序中氣氣（或HC1)與〇2 (或 =〇)之相對環境判^。此程序亦藉由平衡指定，但可在動 。^序中在机反應器中克服。舉例而言，稀土金屬氣化物 狀態（例如，LaCh )可在存在〇2之情況下轉化成稀土金屬 氧氣化物狀態（例如，La〇cl )，從而釋放C12，且hod 可在存在HC1之情況下轉化成LaCl3，從而釋放h2〇。 雖然稀土催化劑之此兩個狀態在氧化劑及氣劑兩者存 在時藉由平衡控制，但稀土催化劑亦可用作氣及/或氧氣儲 備材料。因此，例如，「類迪亞康」反應可在分裂迪亞康反 應之平衡限制或材料相之平衡的兩段式程序中進行。 舉例而言’本發明之具體實例規定迪亞康反應可分裂 成兩個階段（氣化階段及氧化階段），該兩個階段共同進行 以將HC1之流轉化成氣氣。關於各種具體實例，將迪亞康 10 201141787 反應分裂成兩個階段允許經由本發明之稀土催化劑之使用 在每一階段中發現之平衡被有利地使用。舉例而言，當稀 土催化劑係自鑭（La )衍生時，根據以下氣化階段（A )及 氧化階段（B )反應，在存在氧氣及氯之情況下，稀土催化 劑可在稀土金屬氣化物狀態（LaCl3 )與稀土金屬氧氣化物 狀態（LaOCl )之間互變： (A) LaOCl + 2 HC1 < = = > LaCl3 + H20 (B) LaCl3 + 1/2 02 ==> LaOCl + Cl2 其中在氯化階段（A )期間使氧氣化物狀態下之鑭 (LaOCl)與HC1反應以將氧氣化物狀態下之鑭（La〇ci) 轉化成氣化物狀態下之綱（LaCh )。關於各種具體實例，在 氯化階段（A )中產生的在氯化物狀態下之鑭在氧化階段（B ) 中與氧軋（〇2 )反應以將氣化物狀態下之鑭轉化成氧氣化 物狀態下之鑭，同時釋放氣氣。因此，淨化學反應可寫成 如下：

(A) LaOCl + 2 HC1 <==〉LaC^ + H2O C-B ) LaCU + 1/2 0〇 ===> LaOCl + pi ' mm2 淨：2 HC1 + 1/2 〇2 = = > Cl2 + h2〇 藉由將迪亞康反應分裂成氣化階段（A )及氧化階段（B ) 反應’每一階段之轉化率不再由系統之平衡熱力學約束指 定。剩下之程序限制接著為該等階段之動力學互變。 關於各種具體實例’在氧化階段（B )及 〆久愿之前自稀土 金屬氣化物移除在氯化階段（a )中形成之士 , κ水。此較好地確 保稀土金屬保持處於其氣化物狀態下以便 Ί疋進仃隨後氧化階 201141787 段（B)反應’從而產生乾燥氣氣流，因此，關於各種具體 實例’自稀土金屬氣化物移除水可藉由使用惰性氣體吹掃 稀土金屬氣化物來實現。關於各種具體實例，吹掃來自稀 土金屬氣化物之水可藉由使惰性氣體越過及/或穿過在氣化 階段（A )中產生的稀土金屬氣化物（例如，LaCl3 )來實 現。關於各種具體實例’惰性氣體可具有小於1重量百分 比之水含量，較佳地小於〇5重量百分比之水含量，且最佳 地小於〇 · 1重量百分比之水含量。 合適惰性氣體之實例包括（但不限於）氮氣（N2 )、稀 有氣體（例如，氦）、氧氣、曱烷及其組合。在一些具體實 例中，若空氣溫度足夠高而足以使稀土金屬氣化物脫水， 但足夠低而足以不將稀土余屬氣化物轉化成稀土氧化物， 則空氣及/或氧氣可為較佳惰性的。關於各種具體實例，除 了使用惰性氣體之外，使用可幫助乾燥圍繞在氣化階段（A) 中產生之稀土金屬氛化物之氣氛或在進入的，隋性氣體流接 觸稀土金屬氣化物之前乾燥進入的惰性氣體流的其他乾燥 化合物（例如，固體乾燥劑及/或液體乾燥劑）亦將為可能 的。另外，圍繞在氯化階段（A)中產生之稀土金屬氣化物 之環^的壓力亦可改變（例如，降低）以努力增強及/或維 持在氣化階段（A )中產生之稀土金屬氯化物處於乾㈣_ 下。由於稀土金屬氣化物可與其水合狀態相平衡地存在， 故將在吹掃之後稀土金屬氣化物之水含量定義為含於水合 固體中之水之含量，其在氧化溫度下將氯氣流中之水限於 氧化狀態（B )期間之較佳具體實例含量。關於各種具體實 12 201141787 例，在氧化狀態（B)中產生之氯氣可具有小於丨重量百分 比之水含量，較佳地小於05重量百分比之水含量，且最佳 地小於0.1重量百分比之水含量。 用於本發明之具體實例中之稀土催化劑可使用或可不 使用載體。若使用載體，則載體材料可包括（但不限於） 矽石或氧化鋁、氧化錯’及氧化鈦或其混合物連同其他化 合物。關於各種具體實你!，形成具有矽石、氧化鋁、氧化 錯、氧化鈦或其混合物之載體之稀土催化劑可藉由將稀土 鹽（例如’ 1«系元素鹽’例如’氣化鋼）浸潰至石夕石、氧 化鋁 '氧化錯、氧化鈦或其混合物之載體中來實現。在替 代具體實例中，具有載體之稀土催化劑可藉由使稀土鹽與 载體化合物共同沈澱來形成。關於各種具體實例，本發明 之稀土催化劑可具有載體上稀土金屬之大於5重量百分比 較佳地，本發明之稀土催化劑使用位於催化活性發生 界面下方之稀土金屬作為載體。關於各種具體實例， ^許相對鋼基催化劑的每重量之催化劑之較大氣儲備容 =銅基催化劑需要非銅載體。針對給定重量之稀土 ^氯儲備容量之此增加可接著轉變成改良之氯氣製備效 〇 /、體實例，本發明之稀土催化劑可形成為 動歷出物或可用於填充床或固定床反應器中而 =或循環模式操作的其他成型形狀，如本‘ 額外具體眚如士 丁所,迷。 'J中，本發明之稀土催化劑可諸如經由噴箱 13 201141787 ===流體化材料，可流體化材料具有與在提昇 小分佈。此：型之系統中氣動地傳送相稱的顆粒大 其中G M形式之實例包括（但不限於）Geidan粉末， 其中Geldart B粉末為較佳的。 基於鑭系元素之稀土催化劑應能夠在高於甚至在氣化 :液化之情況下之溫度的溫度下操作，因此潛在地接近較 南動力學速率同時減少自系統之昂貴金屬損失。操作溫度 可：在地在高達稀土催化劑之熔點及以下之範圍内。舉例 而吕，在使用三氣化鑭（LaC丨d時之操作溫度可高達827它。 」.較佳地在使用二氣化鑭時之操作溫度為自3 2 7 °C至 727〇C。 關於各種具體實例，在該方法之氣化階段（A )期間使 稀土金屬氧氣化物與HC1反應可在較佳地在1〇〇(^至5〇〇 = 之範圍内，更佳地在300。(：至45(rc之範圍内，且最佳地在 350°C至450°C之範圍内的第一溫度下發生。關於各種具體 貫例’用於該方法之氣化階段（A )之反應壓力可在自1 〇〇 kPa至20000 KPa’更佳地自i5〇KPa至l〇〇〇〇KPa且最佳 地自200 KPa至5000 KPa之範圍内。 關於各種具體實例’本發明之方法之不同優點為：用 於製備氣氣之方法無需HC1與H20在氣化階段（A )之前 及/或之後分離’ HC1與H20之分離歸因於HC1與H20可形 成共沸物之事實可為有問題的。事實上，在反應之氣化階 段（A )期間供應具有高達80重量百分比之水的HC1為可 能的，此係由於在此階段時水之存在對於製備氯氣未必為 201141787 有問題的。以此方式，Hcl/H2〇之共沸組成可斷裂，且氣氣 可產生。 關於各種具體實例，在該方法之氧化階段（B)期間使 稀土金屬氯化物與氧氣反應可在較佳地在5〇0。(：至827。(：之 範圍内，更佳地在55〇。〇至8〇〇。〇之範圍内，且最佳地在 600°C至750°C之範圍内的第二溫度下發生。關於各種具體 實例，用於該方法之氧化階段（B )之反應壓力可在自1〇〇 kPa至20000 KPa ’更佳地自150 KPa至10000 KPa且最佳 地自200 KPa至50〇〇 KPa之範圍内。 在氧化階段（B )期間，吹掃氣體可用以釋放二氣化物。 關於各種具體實例，吹掃氣體可包括氧氣（〇2)，其可作為 純氣體（亦即，作為純氧氣）供應及/或可包括有惰性氣體， 諸如尤其C〇2及N2。自吹掃氣體分離二氯化物可接著經由 使用一或多個冷凝器來實現。關於各種具體實例，在氧化 又（B )中產生之氯氣為「乾燥」的，意謂氣氣具有小於 1 wt /〇之水更佳地氯氣具有小於〇·5 wtQ/〇之水，且最佳地 在氧化階段（B)中產生之氣氣具有小於〇1之水。 關於各種具體實例，本發明之製備氯氣之方法及系統 可使用氣化階段（A)及氧化階段（B)來解耦迪亞康反應 之化本反應關於各種具體實例，該兩個階段可在單一反 應器中或具有兩個或兩個以上反應器之反應器中進行。根 據本發明的迪亞康反應之解輕允許迪亞康反應之平衡約束 被克服，從而允許如與傳統迪亞康反應相比較鹽酸至氣氣 之較高轉化率’同時利用低揮發性固體材料來限制催化劑 15 201141787 才貝失。 關於各種具體實例，兩段式程序可自HC丨產生二氣化 物。如由上文之氣化階段（A )之反應所指示，除了稀土金 屬氣化物之外，亦產生水。關於各種具體實例，在反應之 氧化階段（B)之前可自稀土金屬氣化物分離在氣化階段（a) 中產生之水。在用以製備氣氣之氧化階段（B )反應之前自 稀土金屬氣化物分離水及HC1可消除對水/HC1共沸物之高 月包蒸餾之需要。與傳統迪亞康反應不同，本發明之方法預 想無在氣化階段（A )中HC1/水之先前分離，僅在氧化階段 (B)之前稀土金屬氣化物與HC1/水分離。此外，氣化階段 (A )反應之熱力學提議Ηα可在正確條件下使用稀土金屬 氧氯化物「乾燥」。此可提供在需要時使Ηα/水共沸物斷裂 之方法。 •關於各種具體實例，在本發明之具體實例中使用稀土 催化劑允許較寬範圍之操作條件（如本文中論述）用於兩 段式程序中以用於將HC1之流轉化成氯氣。關於各種具體 貫例，本發明之兩段式程序可在用於製備二氣化物之各種 系統中貫施。此等系統之實例包括（但不限於）在溫度及/ 或壓力擺動模式下操作之固定床反應器及/或允許針對總反 應之階段的進料組成之切換、反應器壓力之改變及/或反應 器溫度之改變之流體化床反應器。本發明之具體實例亦包 括使用寺使用之兩個或兩個以上反應器，其中每一反應器 之環境、溫度及壓力可經控制以實現本發明之兩段式程 序。關於各種具體實例’該兩個或兩個以上反應器可互連 16 201141787 以便允許稀土催化劑在兩段式程序期間在反應器之間輸送 亦為可能的。 現參看圖1 ’展示根據本發明的用於製備氣氣之系統 100之具體實例。如所說明，系統100包括氣化反應器1〇2 及氧化反應器104。關於各種具體實例’氣化反應器1 〇2及 氧化反應器1 04可各自為移動流體化床反應器。 關於各種具體實例，氣化反應器丨02包括第一入口 1 〇6 及第一出口 108。關於各種具體實例，氧化反應器1〇4包括 第二入口 110及第二出口 112。氣化反應器1〇2及氧化反應 器104亦包括稀土催化劑114，如本文中所論述。關於各種 具體實例，稀土催化劑Π4可沿著反應器之長度以稀土金屬 氧氣化物及稀土金屬氯化物兩者之形式存在。舉例而言， 稀土催化劑114可在氯化反應器1〇2之第一入口 1〇6附近更 多地以稀土金屬氧氣化物狀態存在，且在較接近於第一出 口 108處更多地以稀土金屬氯化物狀態存在。類似地，稀 土催化劑114可在氧化反應器1〇4之第二入口 11〇附近更多 地以稀土金屬氯化物狀態存在，且在較接近於第二出口 ιΐ2 處更多地以稀土金屬氧氣化物狀態存在。 關於各種具體實例，在氣化反應器102中之氣化階段 (A)反應期間，鹽酸可經抽汲以在氯化反應器1〇2之第— 入口 106與第一出口 1〇8之間移動❶關於各種具體實例， 如本文中所論述，在氯化階段中越過稀土金屬氧氣化物之 鹽酸與稀土金屬氧氯化物在第一溫度下反應以形成稀土金 屬氣化物及水。關於各種具體實例，未反應之鹽酸及水可 17 201141787 接著、呈由第出口 1 08退出氣化反應器102。如本文中所論 述，針對能夠製備氣氣之系統100，未反 應之鹽酸及水無需 刀離另外，未反應之鹽酸及水經由第一入口 1〇6返回至 氣化反應器102中為可能的。經由常規冷凝方法在再循環 之則移除些水可亦為理想的。如所瞭解的，當未反應之 鹽酸及水經由第一入口 返回至氣化反應器102時，額 外鹽酸可添加至該流以較好地確保適當反應化學計量存在 於氣化反應器1 〇2中。 關於各種具體實例’在氧化反應器丨〇4中之氧化階段 (B )反應期間，氧氣可經抽汲以在氧化反應器丨〇4之第二 入口 110與第二出口 112之間移動。關於各種具體實例，如 本文中所論述，在氧化階段中越過稀土金屬氣化物之氧氣 與稀土金屬氣化物在第二溫度下反應以形成稀土金屬氧氣 化物及氣氣。關於各種具體實例，氣氣及未反應之氧氣可 接著經由第一出口 112退出氧化反應器1〇4。關於各種具體 實例，氣氣可經由使用一或多個壓縮機（連同其他技術） 而與氧氣分離。 關於各種具體實例，處於稀土催化劑114之不同狀態下 的稀土催化劑114可經由使用連接氣化反應器1 〇2與氧化反 應器104之管道116在氣化反應器1〇2與氧化反應器1〇4 之間及在氧化反應器104與氣化反應器1 〇2之間移動。因 此’舉例而言，來自氣化反應器102之稀土金屬氣化物移 動通過管道116至氧化反應器104。如本文中所論述，稀土 金屬氣化物在氧化反應器104之第二入口 11〇附近進入氧化 18 201141787 反應器104。在較接近於氧化反應器丨04之第二出口 U2 處’稀土金屬氡氣化物可接著經由管道116移動以在第一入 口 106附近進入氯化反應器i〇2。關於各種具體實例，稀土 催化劑114可經由許多不同實體輸送模式移動通過管道 Π 6。此等實體輸送模式之實例包括（但不限於）傳送帶且 最佳地經由藉由差壓之氣動構件。 關於各種具體實例’系統1 〇〇可進一步包括吹掃系統 Π 8。關於各種具體實例，吹掃系統丨丨8可位於氣化反應器 102内之一或多個點處及/或沿著連接氣化反應器1〇2與氧 化反應器104之管道116。舉例而言，吹掃系統118可沿著 管道116定位，如本文中所論述。吹掃系統丨丨8亦可位於稀 土金屬氯化物自反應器102移動至管道116的區域中及/或 區域周圍的氯化反應器102内之脫離接觸區處。舉例而言， 氣化反應器102中之此脫離接觸區可包括旋風器，該旋風 器可此合有吹掃氣體以幫助移動水及未反應之鹽酸通過第 一出口 108，同時使稀土金屬氣化物移動至管道i 16 ◎吹掃 系統118可提供於附接至氣化反應器1〇2之分離反應器中亦 為可能的，其中可在稀土金屬氣化物移動通過管道116至氧 化反應器104之前吹掃來自稀土金屬氣化物的水及未反應 之鹽酸。 關於各種具體實例，當吹掃系統丨丨8沿著管道1丨6定位 時，吹掃系統118自來自氯化反應器1〇2及/或移動通過管 道116自氣化反應器1〇2至氧化反應器1〇4之稀土金屬氣化 物吹掃水及未反應之鹽酸。關於各種具體實例，吹掃系統 19 201141787 118可與稀土金屬氣化物自氣化反應器102移動通過管道 11 6至氧化反應器1 04之方向逆流地抽汲惰性氣體，或惰性 吹掃氣體可與固體流動同流地流動以促進固體自氣化反應 器1 02至氧化反應器1 〇4之氣動輸送。若將使用吹掃系統 11 8，則自11 8引出之額外吹掃氣體入口及出口可為必要 的。至118之入口將含有乾燥吹掃氣體，而至118之出口將 含有水及未反應之HC1。在必要時’可使用氣體旋風器或其 他固體/氣體脫離接觸器件。 系統100之具體實例亦包括與氣化器反應器丨〇2及氧 化器反應器1 04中之每一者相關聯的加熱區段1 2關於各 種具體實例’可使用加熱區段120來達成且維持在氣化反 應器102中之氣化階段反應期間的第一溫度及在氧化反應 器104中之氧化階段反應期間的第二溫度。關於各種具體 實例，進入第一入口 106及第二入口 11〇之氣體亦可提供熱 以達成且維持用於系統1〇〇中之第一溫度及/或第二溫度。 加熱區段120可對於熟習此項技術者而言適當地設計以在 蒸汽、傳熱油或直接天然氣燃燒上操作。如本文中所論述， 氯化反應器102及氧化反應器104可在1〇〇 kPa至20000 kPa 之壓力下操作。 如本文中所論述，合適稀土金屬催化劑之實例為鑭 (La )。關於系統丨〇〇，氧氣化鑭可在氣化反應器1 〇2中流體 化且與無水HC1或汽化含水HC1反應以產生三氣化鑭。在 該反應期間，水將由經反應之固體形成且自氣化反應器1〇2 移除°二氣化鋼將接著輸送至氧化反應器1 〇4，其在比氯化 20 201141787 反應器102咼之溫度下且在存在氧氣之情況下操作。接著 在沿著自氯化反應器102至氧化反應器丨〇4的管道丨丨6的吹 掃系統118中使用惰性氣體剝離及/或乾燥劑以幫助自移動 通過管道U6之稀土金屬氣化物移除水及鹽酸。較佳地，進 入氧化反應态104之稀土金屬氯化物具有水含量（呈氣體 相或固體相），其將不使氧化反應器中之氣氣產生之水含量 增加至大於0.1重量百分比。已乾燥之三氣化鑭接著進入氧 化反應器104,在氧化反應器1〇4處已乾燥之三氯化鑭與氧 氣反應以產生氧氯化鑭且釋放氣氣。氧氣化鑭將接著自氧 化反應器104移動回至氣化反應器1〇2，且該循環繼續。 現參看目2,展示根據本發明的用於製備氯氣之系統 200之替代具體實例。如所說明，系統2〇〇包括含有稀土催 化劑214之反應器230。關於各種具體實例，反應器23〇可 為在溫度及/或壓力擺動模式下操作之固定床反應器或流體 化床反應3 ’兩者中之任一者可具有一或多個床。關於各 種具體實例’反應H 23〇包括用於交換在執行本發明之氣 化階段⑷及氧化階段⑻中使用的反應氣體的入口 232 及出口 234。反應器230亦包括加熱器236，加熱器⑽允 許反應器230中之稀土催化劑214之溫度在用於氣化階段 (A)反應中之第一溫度與用於氧化階段（b)反應中之第二 溫度之間改變’如本文中所論述。 舉例而言，用作—單床反應器之系統200可含有在氧 化狀態下之稀土催化劑214 (例如，La〇c】）。入口 232及出 口 234可用以將HC1及水之環境引入至反應器23〇,反應器 21 201141787 230可在氣化反應期間加熱至第一溫度。在用以形成稀土催 化劑2 14之氣化狀態（例如，LaC13 )之充分時間之後， 及水環境可經由入σ 232及出σ 234針對氧氣環境而交 換。關於各種具體實例，交換環境可為充分完整的以確保 圍繞稀土催化劑之氣化狀態（例如，LaCl3)之環境為乾燥 的，如本文中所界；t。除了交換環境之外，稀土催化劑214 之溫度可在氧化反應期間增加至第二溫度。在用以形成稀 土催化劑之氧化狀態（例如，La〇cl )之充分時間之後，可 自反應器230移除經釋放之氣氣。連同將Hc丨及水再引入 至反應器230中一起，該溫度可返回至第—溫产。 在-額外具體實例中，當反應器23〇包括兩個或兩個 以上床時，氧化階段（B)反應可在該兩個或兩個以上床中 預定數目個（例如’言亥兩個床中之一者）中發生，而氣化 階段（A)反應在該兩個或兩個以上床中之剩餘數目個中發 生。該等床之環境可接著交換以允許用於製備氣氣之半連 續程序達成。 在本發明之具體實例中使用稀土催化劑亦可允許反應 器之更有效反應器清潔及/或催化劑再裝填。舉例而言，三 氣化鑭為溶於水的，其將允許用於本發明之具體實;中: 此形式之稀土催化劑經由使用水基溶液（例如，水）自反 應器沖洗及/或洗滌。以此方式’失活催化劑可自反應器系 統移除，或催化劑可由於反應器維護而移除。再循環此現 已溶解之氣化鑭溶液以製備用於此程序中之新的鑭基催化 劑為可能的。 22 201141787 但並不解釋為以任何方 以下貫細*例為本發明之說明， 式限制範轉。 實施例 實施例1 ·氧氣化鑭之氣化

具有催化劑床長度為至少1〇 l〇cm的1/4吋之316不鏽鋼管材 在圖3中展示用於氧氣化鑭之 建構。催化劑顆粒之典型大小範圍為2〇篩目至4〇篩目 此專顆粒在經由 1 / 8叶反應器之1 〇 〇 8 c c m流動下給出可忽 略之壓降（1 psi)。 為確保均一反應器壁溫度，使用流體化砂浴加熱器 340。加熱器340為能夠在高達600°C下操作的Techne SBL-2D ^藉由調整流體化空氣之流動速率來維持恆定擴展 床高度。在三個不同位置處監控砂浴加熱器34〇中之溫度。 兩個熱電偶位於類似高度但不同徑向位置處（彼此隔開約5 cm ) °第三熱電偶監控加熱器附近之區中的砂之溫度。砂浴 加熱器340之介質為A1203，平均顆粒大小為大約125 μηι。 將來自一共同歧管342之反應氣體混合物饋入至所有五個 反應器330-1至330-5。 藉由調整進料組分Brooks 4850質量流量控制器344之 設定點（He、HC1、02或Cl2)來設定歧管342之組成。當 給定組分不包括於進料混合物中時，關閉每一組分質量流 量控制器下游之球閥（或切換至N2吹掃，若為HC1或Cl2 )。 每一反應器質量流量控制器處於選擇歧管混合物或氮氣之 23 201141787 3通球閥之下游。當對於防止質量流量控制器内部之腐麵不 起作用時，此將在此等器件之内部曝露至環境空氣之情兄 下發生，HC1、C丨2及反應器流動控制器被連續地吹掃。組 分饋入速率之總和經設定為超過反應器饋入速率之總和。 將過量流動（典型地）發送至「旁路」質量流量控制器，「旁 路」質量流量控制器係用以維持固定歧管壓力（典型地為 2 〇 p s i g至6 0 p s i g )。此旁路流經週期性地取樣以檢查進料 組成或更新進料組分之分析回應因子。 退出該程序之所有流在兩個連續洗滌器中加以處理。 第一洗滌器含有連續地再循環直至HC1之濃度接近丨〇重量 百分比（基於饋入至系統之Ηα)或約12莫耳之HC1的4 公升之DI水。在20 sccm之典型總HCi饋入速率下，改變 洗滌劑水之所需頻率為每9天僅丨次。第二洗滌器含有約 1 2公升之苛性鹼溶液。此洗滌器僅基於饋入至系統之 之量在需要時改變。 程序控制及資料獲取件348使用Camile TG·™來自動 化系先3 〇 〇經设計以用於連續的無人照管之操作。使用 若干巨集指令來監控關鍵程序參數，系統地變化程序參 數，且執行其他例行任務。 產物’泉之氣相分析藉由ThermoFinnigan GC/MS 350執 仃。此系統包括來自CEInstruments之GCTop8000氣體層拚 儀、V0yagerTM質譜儀及數位個人電腦。四極質譜儀在具有 單位刀解之全掃描模式中之70 eV EI下操作。質譜儀之掃 4田速度經設定以使得跨越m/z 10至200之譜範圍之12至 24 201141787 1 6全掃描可跨越每— 均祈峰來記錄。將GS-GasPro管桎 m長’ 0.32 mm内徑，从 &~科學料號1 13-4332 )用於分析。 製備LaOCl催化涵丨+ 齊1之四個樣本，其中每一者具有如表i 中5乎注之初始组成。兮 , 。四個樣本遵循下文關於第一樣本（被

稱作LaOCl-Ι )略述之诵 W 通用沈;殿程序。LaOCl之該四個槐太 中之三者（LaOCI-1、Laori 〇 ’

La〇Cl-2及LaOCl-3)由含有具有小 於1百分比之微量元+〆Α/Γ 70素（Mg、Ai及Si )之純鑭的稀土 物礦石製備。第四棋丄 樣本LaOCl-4藉由無水LaCl3 (Sigma-Adrich)之煅燒製備。 由以稀土重罝分率計之含# 74/9/3/14 La/Ce/Nd/Pr的 稀土氣化物礦石製備uocw。使15公克之礦石（〜〇〇4〇4 莫耳）溶解於U0 mL之去離子水中。在添加2〇⑹之⑽ 氫氧化銨（〜0.121莫耳）之後，形成膠狀沈澱物。該沈澱 物藉由離心分離回收，且再懸浮以用於在1〇〇如之去離^ 水中洗滌。在固體再次藉由離心分離回收之後，將濕濾餅 轉移至瓷皿，瓷皿以4。(〕/分鐘加熱至在空氣中之55〇t之最 終溫度。使該溫度保持為550〇C歷時四個小時。在四個小時 結束時，關閉且冷卻烘箱，再次處於空氣氣氛下。接著將 固體篩濾至20x40篩目之顆粒以用於反應器測試。 中子活化分析（NAA)分析LaOCl-Ι之La及C1組成。 為了分析’藉由將大致50 mg之材料轉移至經預清潔之2 打蘭（2-dram)聚乙烯小瓶中來製備複樣。由至類似小瓶（自 NIST鑑定之SPEX CertiPrep獲得）中之La及C1之標準，容 液來製備La及C1之複製標準。使用純水及HNO3將該等樣 25 201141787 本溶解且稀釋至適當體積。接著熱封該等樣本及標準小 瓶。接著遵循標準NAA程序來分析該等樣本及標準小瓶。 具體而言，接著在2 5 0 kW之核反應器功率下執行照射歷時 2分鐘。等待時間為9分鐘，且計數時間使用HPGe偵測器 組為270秒。使用堪培拉軟體（Canberra software )及比較 技術來計算濃度。分析之結果展示於表1中。 表1 在程溫氧化（Temperature Programmed Oxidation，TPO) 處理之前及之後用於LaOCl催化劑前驅體及催化劑的中子 活化分析

活化之前的催化劑前驅體 活化之後藉由HCL轉化 之組成 TPO之後的催化劑 催化劑 La (莫耳 %) C1 (莫耳 %) Cl/La (莫耳） La (莫耳 %) C1 (莫耳 %) Cl/La (莫耳） La (莫耳 %) C1 (莫耳 %) Cl/La (莫耳） LaOCl-1 27 ± 0.2 16 ±0.2 0.59 士 0.01 56.7 43.3 3.0 ND ND ND LaOCl-2 74.8 ± 0.7 13.7 土 0.3 0.72 ± 0.02 ND ND ND 56 13 2.3 LaOCl-3, 20% 〇2 72.4 士 0.5 10.1 ± 0.2 0.58 ± 0.01 ND ND ND 59.3 20.2 1.33 LaOCl-3, 17% 〇2 72.4 ± 0.5 10.1 ± 0.2 0.58 土 0.01 ND ND ND 68 士 1 18± 1 1 土 0.1 LaOCl *4 \· 、 土必I ND ND ND ND ND ND ND ND ND 大致2.8公克之LaOCl-Ι裝填至5個反應器管330-1至 3 3 0-5中之每一者中且使用以下處理在4〇〇cc下使用HC1或 HCl/〇2 氣化： 反應器330-1經饋入20 seem之4/1/1 He/HCl/02歷時5 小時。 26 201141787 反應器330-2經饋入20 seem之4/1/1 He/HCl/02歷時9 小時。 反應器330-3經饋入20 seem之5/1 He/HCl歷時2小時。 反應器330-4經饋入20 seem之5/1 He/HCl歷時5小時。 反應器330-5經饋入20 seem之5/1 He/HCl歷時16小 時。 每一反應中之HC1轉化率隨時間而變來受到監控，且 在圖4中相對時間來標繪。假設反應係如下：

LaOCl (或（RE)OCl ) + 2HC1 — LaCl3 + H20 (其中RE表示稀土氯化物礦石中存在之La、Ce、Nd 及Pr之經組合稀土）。 針對所有5個樣本，HC1失效不發生直至2.5至3小時 之後。基於 LaCe〇.丨zNdo.wPro.uO丨.73(：1。.59 = (re)〇丨 28C10.44 之初始催化劑組成，此失效對應於接近（RE)Oq.5C12之平均 催化劑組成。 在圖5中相對催化劑之平均C1含量來標繪相同HQ轉 化率資料。藉由HC1轉化率資料之整合獲得χ軸。此等資 料清楚地展示—旦固體相已達成每稀土原子約2個Ο原子 守的HC丨之犬·然失效。C1至催化劑中之併入在超過該點時 變得較慢，從而引起隨著達到最終（RE)cl3組成時接近〇% 的HC1之轉化分率。 實施例2.三氣化鑭之用以形成氣氣之脫氣 圖6提供用於用以製造氣氣之程溫氧化（τρ〇)試驗中 的反應器652之簡圖。反應器652包括具有用於氯化化學 27 201141787 反應之經修改之設置的RXM-100器具（Advanced Scientific Design, Inc，）。經修改之設置由以下各者之集合組成：質量 流量控制器（MFC，Brooks 4850) 654、具有用以固持催化 劑660的較大15mm玻璃料區段658的4 mm ID之U形石 英管反應器656、質譜儀（UTI，精密氣體分析器，型號i〇〇c ) 662 ’及傳遞來自反應器65 2之出口氣體經過含有氫氧 化納之燒結玻璃接觸器的洗滌器系統664。 所要催化劑裝料660置放於玻璃料區段658之上《能 夠達成尚於800 C之溫度的爐666封入U形反應器656。鎳 管材用於反應器652中之所.有管系中，且反應器652之後 之所有官材藉由電加熱帶（heat tape )加熱至至少1 20°C以 嘗4避免冷凝水中t HC1之腐触效應。含有小毛細管漏孔 且維持在200〇C至250t：之溫度下之不鏽鋼三通管將反應器 652之流出物之滑流轉向至質譜儀662。質譜儀腔室中之壓 力典型地較尚，為約8x10-5托。質譜儀腔室在12〇。〇下執 行以限制腐蝕。關於HC1，監控質荷比為28,且關於氧氣， 質荷比為32,而關於氣氣，監控質荷比為7〇、”及74。 關於在程溫氧化試驗期間氣氣之製備，將—定量之催 化劑裝入至玻璃料區段658之頂部。在表2中 催化劑之量，及如一試驗判定之初始 作為如經锻燒之以重量計之2G，筛目之顆粒裝填，且因 此主要作為LaOCl裝帛。在每_ τρ〇試驗之前在氛中之 赠。之犯之流中以30標準立方公分/分鐘（咖⑹且 在·。C下歷時3·25個小時來活化催化劑（轉化成L^)。 28 201141787 • 在活化之後，移除HCl，且在約1小時之進程上將經活化之 催化劑在He中冷卻至30°C。在He中在30 sccm總流率下 的2 0 v ο 1 %之氧氣流動（除非另外規定）在3 〇。〇下開始。接 著經由三通管將反應器之流出物之一部分轉向至質譜儀 660。使用l〇°C/分鐘之溫度斜坡直至70(TC，在700。(：之後 使該溫度等溫地保持在700°C下歷時若干分鐘直至試驗終 止。在此溫度斜坡期間，根據以下假定反應藉由質譜儀660 監控氣氣釋出： 2LaCl3 + 〇2 2LaOCl+ 2C12 表2·用於TPO試驗之LaOCl材料之催化劑裝料及表面積 催化劑 經測試之量（g) BET表面積（m2/g) LaOCl-2 0.729 36 LaOCl-3. 20% 〇7 0.708 20 LaOCl-3, 17% 〇2 0.726 20 LaOCl-4 0.723 9 在試驗完成之後’氧氣流動停止，且惰化催化劑且使 催化劑在氦十冷卻至環境溫度。反應器管接著經由空氣快 速轉移至惰性氣氛手套箱中，且移除並惰性地儲備催化劑 以用於藉由中子活化進行後續組成分析。在表1中找到在 TPO試驗中二氣化之樣本的中子活化分析。 圖7提供隨溫度而變的來自表2中列出之催化劑之TPO 之氣氣釋出結果的正規化質譜信號。為提供公平比較、基礎 且校正在分析之間信號強度之潛在差異，假設經活化之材 料為大量LaCU。在質荷比為7〇之質荷信號下來自氯氣釋 出之質譜儀信號相整合且除以每個中子活化資料損失之氣 29 201141787 之量。此產生一回應因子’使用該回應因子計算關於給定 信號強度產生之氣氣之正規化含量。 關於圖7及表1之結果展示：在高於4〇〇之溫度下， 氣氣可由經活化之三氣化鑭（莫耳比Cl/La〜3 )製備，從而 引起材料返回至氧氣化鑭（莫耳比d/Lhi )之轉化。 【圖式簡單說明】 圖1提供根據本發明之一具體實例的用於製備氣氣之 系統之簡圖。 圖2提供根據本發明之一具體實例的用於製備氣氣之 系統之簡圖。 圖3提供根據本發明之一具體實例的用於製備氣氣之 系統之簡圖》 圖4提供根據本發明的隨時間而變的hci轉化率的標 繪圖。 圖5提供根據本發明的隨稀土催化劑化學計量而變的 HC1轉化率的標繪圖。 圖ό提供根據本發明之一具體實例的用於製備氣氣之 系統之簡圖。 圖7提供根據本發明的來自稀土金屬催化劑之程溫氧 化（temperature-programmed oxidation )的正規化析氣結果。 【主要元件符號說明】 100 :系統 102 :氣化反應器 104 :氧化反應器 30 201141787 1 06 :第一入口 108 :第一出口 110 :第二入口 112 :第二出口 11 4 :稀土催化劑 11 6 :管道 11 8 :吹掃系統 120 :加熱區段 200 :系統 2 1 4 :稀土催化劑 230 :反應器 232 ：入口 234 :出口 236 :加熱器 300 :系統 330-1 :反應器 .330-2 :反應器 330-3 :反應器 330-4 :反應器 330-5 :反應器 340 :流體化砂浴加熱器 342 :歧管 344 :質量流量控制器 348 :程序控制及資料獲取件 31 201141787 350 : ThermoFinnigan GC/MS 652 :反應器 654 :質量流量控制器（MFC，Brooks 4850 ) 656 : U形石英管反應器 6 5 8 .玻璃料區段 660 :催化劑/催化劑裝料 662 :質譜儀 664 :洗;條器系統 6 6 6 :爐 32

Claims (1)

1. 201141787 七、申請專利範圍： 1. 一種用於製備氯氣（Cl2)之方法，其包含：.· 在/方法之氣化& ^又期間在第一溫度下使稀土金屬氧 乳化物與HC1反應以形成稀土金屬氯化物及h2〇 ; 自该稀土金屬氯化物移除H2〇 ;及 在該方法之氧化階段期間在大於該第-溫度之第二溫 度下使名稀土金屬氣化物與〇2反應以形成及該稀土金 屬氧氯化物。 2. 如申凊專利範圍第i項之方法，其中自該稀土金屬氣 化物移除H2〇包括使用惰性氣體吹掃該稀土金屬氯化物以 移除該η2ο〇 3·如申請專利範圍第！項之方法，其包括使該赠在該 風化階段中越過該稀土金屬氧氣化物且使該〇2在該氧化階 段中越過該稀土金屬氯化物。 # 4.如申請專利範圍第3項之方法，其包括使該稀土金屬 氣化物自遠氣化階段傳送至該氧化階段；及 使該稀土金屬氧氣化物自該氧化階段傳送至該氯化階 段。 …如申請專利範圍第“員之方法，其包括使該稀土金屬 氧氣化物及該稀土金屬氣化物保持處於固體、非液體狀態。 6·-種用以製備氯氣（ci2)之系統，其包含： 氯化反應器，該氯化反應器具有第一入口及第一出口； 在該氣化反應器中之稀土金屬氧氣化物，其中在該氣 化反應器之該第-人σ與該第_出口之間移㈣腿在第 33 201141787 一溫度下與該稀土金屬氧氣化物反應以形成稀土金屬氣化 物及水； 氧化反應器’該氧化反應器含有該稀土金屬氣化物且 具有第二入口及第二出口，其中在該氧化反應器之該第二 入口與该第二出口之間移動的氧氣在大於該第一溫度之第 二溫度下與該稀土金屬氣化物反應以形成該稀土金屬氧氣 化物及氣氣； 官道，該管道連接該氣化反應器與該氧化反應器，其 中來自该氣化反應器之該稀土金屬氣化物移動通過該管道 至该氧化反應器且該氧化反應器中之該稀土金屬氧氣化物 移動通過該管道至該氣化反應器； 吹掃系統，該吹掃系統吹掃移動通過該管道自該氣化 反應器至該氧化反應器之該稀土金屬氣化物的水；及 加熱器，該加熱器與該氣化反應器及該氧化反應器中 之每-者相關聯，其中該加熱器將該氣化反應器中之該稀 土金屬氣化物至少部分地加熱至該第一溫度且將該氧化反 應器中之該稀±金屬&氣化物至少部A地加熱至該第二溫 度。 7. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該第—溫度在自 100°c至500°c之範圍内。 8. 如申請專利範圍第6項.至第7項中任一項之系統其 中該第二溫度在自^(^至827〇c之範圍内。 —9.如申請專利範圍第8項之系統，其中該氣化反應器及 该氧化反應器在為丨〇〇 kPa至20000 kPa之壓力下操作。 34 201141787 ' 10.如申請專利範圍第6項至第7項中任一項之系統， 其中該稀土金屬氧氯化物及該稀土金屬氯化物不包括銅或 釕。 八、圖式： (如次頁） 35